KR20200099144A - 에어로졸 발생 물품용 단단한 필터 - Google Patents
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Abstract
에어로졸 발생 물품(10)은 에어로졸 형성 기재(20) 및 기재의 하류에 있는 필터(30)를 포함하고 있다. 에어로졸 발생 물품은 필터 주위에서 측정될 때 95.5% 이상의 평균 반경방향 경도를 갖는다. 필터는 70mmWG 이하의 흡인 저항을 갖는다.
Description
본 발명은 에어로졸 발생 물품 및 경도가 강화된 에어로졸 발생 물품용 필터에 관한 것이다.
에어로졸 발생 물품은 에어로졸을 생성하도록 연소될 수 있거나 에어로졸을 생성하도록 연소되는 것이 아니라 가열되는 물품뿐만 아니라, 화학 반응 또는 공기 중에 입자의 혼입에 의해 다른 임의의 적절한 방식으로 기재 또는 조성물을 에어로졸화할 수 있는 물품을 포함하고 있다. 에어로졸 형성을 위한 메커니즘에 상관없이, 에어로졸 발생 물품은 에어로졸 형성 기재의 하류에 필터를 포함하여 에어로졸의 하나 이상의 성분을 필터링할 수 있다.
예를 들어, 궐련(cigarette)과 같은 가연성 에어로졸 발생 물품은 담배 로드(tobacco rod)를 형성하는 종이 래퍼(paper wrapper)에 의해 둘러싸인, 보통 각초(cut filler) 형태인, 일반적으로 얇게 썬 담배(shredded tobacco)를 갖는다. 궐련은 흡연자가 궐련의 한 말단에 불을 붙이고 담배 로드를 태움으로써 사용된다. 그런 다음, 흡연자는 일반적으로 필터가 포함된 궐련의 대향 말단 또는 마우스 말단 상에서 흡인하여 주류연(mainstream smoke)을 받아들인다. 필터는 주류연의 일부 성분을 주류연이 흡연자에게 전달되기 전에 걸러 내도록 배치된다.
에어로졸 발생 물품의 필터는 일반적으로 플러그 랩(plug wrap)에 의해 둘러 싸인 필터 재료를 포함하고 있다. 플러그 랩은 필터의 경질성(rigidity)을 유지하는데 기여한다. 더 높은 평량(weight basis) 종이로 형성된 플러그 랩과 같은, 강화된 강성을 갖는 플러그 랩은 더 단단하고 뻣뻣한 필터를 생성하는데 사용될 수 있다. 강화된 강성을 갖는 플러그 랩은 강화된 길이 방향 강도 덕분에, 예를 들어, 가연성 에어로졸 발생 물품을 비벼 끌 때 도움이 될 수 있으며, 강화된 반경방향 경도 덕분에 소비자가 집어 들 때 더 좋은 품질의 제품이라는 인식을 초래할 수 있다.
그러나, 딱딱한 플러그 랩을 필터 재료 둘레에 감싸는 것은 어려운 일일 수 있다. 예를 들어, 필터 재료 둘레에 더 강성인 플러그 랩을 래핑할 수 있도록 필터 제조 라인의 장비를 교체하는 것이 필요할 수 있다.
필터 경도를 향상시키기 위한 또 다른 옵션은 사용되는 필터 재료의 토우 중량을 증가시키는 것일 수도 있다. 즉, 필터 재료의 밀도는 증가될 수 있다. 그러나, 필터 재료의 밀도를 증가시키는 것은 여과 효율을 증가시킬 수 있고 원하는 양의 에어로졸 성분이 필터를 통과할 수 없게 하여, 예상치 못하거나 바람직하지 않은 맛 또는 경험을 초래할 수 있다. 더 높은 밀도 필터 재료를 사용하는 에어로졸 발생 물품의 흡인 저항은 더 많은 표준 밀도 필터 재료를 사용하는 물품에 비해 바람직하지 않게 또한 증가될 수도 있다.
에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 필터를 제공하는 것이 바람직하며, 여기서 필터는 개선된 경도를 갖는다. 또한, 에어로졸 발생 물품에 사용하기 위한 필터를 제공하는 것이 바람직하며, 여기서 필터는 덜 단단한 필터와 유사한 흡인 저항을 갖는다.
본 발명의 다양한 측면에 따르면, 에어로졸 형성 기재 및 기재의 하류에 있는 필터를 포함하는 에어로졸 발생 물품이 제공되고 있다. 에어로졸 발생 물품은 필터 주위에서 측정될 때 95% 이상의 평균 반경방향 경도를 갖는다. 바람직하게는, 필터는 90mmWG 이하, 예컨대 70mmWG 이하 또는 50mmWG 이하의 흡인 저항을 갖는다.
바람직하게는, 에어로졸 발생 물품은 필터 주위에서 측정될 때 95.5% 이상의 평균 반경방향 경도를 가지고 필터 재료는 21mm의 필터 길이에 대해 70mmWG 이하의 흡인 저항을 갖는다.
필터는 필터 재료 필라멘트를 포함할 수 있다. 필터 재료의 필라멘트들의 선형 밀도를 증가시키면 원하는 필터 효율 및 흡인 저항을 유지하면서 사용되는 필터 재료의 밀도가 더 높아질 수 있게 하는 것이 밝혀졌다. 필터 재료의 증가된 밀도는 필터 경도를 개선할 수 있다.
필터는 필터 재료의 섬유를 함께 결합할 수 있는 가소제(plasticizer)를 포함할 수 있다. 적절한 선형 밀도 및 필터 재료 밀도의 필라멘트들이 사용될 때, 증가된 양의 가소제가 사용될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 증가된 가소제 농도는 필터 경도를 향상시킬 수 있지만, 흡인 저항을 증가시키고 필터 효율을 감소시킬 수 있다. 따라서, 그리고 본원에 기술된 바와 같이, 필라멘트 선형 밀도, 필터 재료 밀도, 및 가소제 농도의 적절한 조합은 적절한 필터 효율 및 흡인 저항을 제공하면서, 필터 경도를 향상시키도록 달성될 수 있다.
필터 경도는 더 뻣뻣한 플러그 랩, 더 두꺼운 플러그 랩, 더 뻣뻣한 물질로 형성된 플러그 랩, 또는 플러그 랩 상에 배치되어 있는 하니스-강화 코팅층을 사용하여 더욱 향상될 수 있다.
따라서, 95% 초과의 평균 반경방향 경도를 갖는 필터는 적절한 선형 밀도, 필터 재료의 적절한 전체 밀도, 적절한 양의 가소제, 및 적절한 중량, 두께 및 두께의 플러그 랩을 갖는 필라멘트를 갖는 적절한 필터 재료를 적절히 선택하여 형성될 수 있다. 이들 필터들은 또한 70mmWG 이하의 흡인 저항과 같은 바람직한 필터 특성을 달성할 수 있다.
향상된 경도 필터의 에어로졸 발생 물품으로의 통합은 에어로졸 발생 물품이 더 높은 품질의 것으로 인식될 수 있게 한다. 향상된 필터 경도는, 예를 들어 필터를 포함하는 궐련과 같은 가연성 에어로졸 발생 물품을 비벼 끌 때 또한 유리할 수도 있다. 예를 들어, 필터가 궐련을 소화하는 공정 중에 좌굴될 가능성이 적기 때문에, 궐련을 비벼 끌 때 향상된 경도 필터는 궐련의 연소된 말단으로부터 사용자의 손가락을 멀리 유지할 수 있다.
상기에서 논의된 장점들뿐만 아니라 다른 장점들은 본 개시를 읽고 이해할 때 숙련자에게 쉽게 자명해질 것이다.
본 발명의 에어로졸 발생 물품은, 흡인 저항과 같은 원하는 필터 특성을 유지하면서 이전에는 달성할 수 없었던, 필터의 주위를 측정할 때 95% 이상의 평균 반경방향 경도를 가질 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품은 필터 주위에서 측정했을 때 96% 이상, 97% 이상, 또는 98% 이상의 평균 반경방향 경도를 가질 수 있다. 바람직하게는, 에어로졸 발생 물품은 필터 주위에서 측정했을 때 약 95% 내지 약 99%의 평균 반경방향 경도를 갖는다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “반경방향 경도(radial hardness)”는 길이방향 축에 대한 횡 방향으로의 압축에 대한 내성을 지칭한다. 필터 주위의 에어로졸 발생 물품의 반경방향 경도는 물품의 길이방향 축을 가로지르는, 필터의 위치에서 물품을 가로 지르는 하중을 인가하고, 물품의 평균(평균) 함몰된 직경을 측정함으로써 결정될 수 있다. 반경방향 경도는 다음에 의해 주어진다:
DS는 본래의 (함몰되지 않은) 직경이고, Dd는 설정 시간 동안 설정 하중을 인가한 후의 함몰된 직경이다. 물질이 단단할수록, 경도는 100%에 더 가까워진다.
에어로졸 물품의 한 부분(예를 들어 필터)의 경도를 측정하기 위하여, 에어로졸 발생 물품은 한 평면에 평행하게 정렬되어야 하고, 시험될 각 에어로졸 발생 물품의 동일한 부분은 설정 시간 동안 설정 하중을 받게 하여야 한다. 이 시험은 궐련과 같은 에어로졸 발생 물품에 대한 측정 헤드 및 에어로졸 발생 물품 수용부와 끼워맞춤되는, 공지된 DD60A 밀도계 장치(독일 Heinr. Borgwaldt GmbH에 의해 제조 및 시판중임)를 사용하여 수행된다.
하중은 모든 에어로졸 발생 물품의 직경을 한번에 가로질러 연장되는 2개의 하중 인가 원통형 로드를 사용하여 인가된다. 이 시험은, 이 기구를 위한 표준 시험 방법에 따라, 에어로졸 발생 물품과 하중 인가 원통형 로드 사이에 20개의 접촉점이 발생하도록 실시되어야 한다. 일부 경우에, 시험될 필터는, 각각의 흡연 물품이 2 개의 하중 인가 로드들과 접촉하도록 하여, 10개의 에어로졸 발생 물품 만으로 20개의 접촉점들을 형성하기 위해 충분한 길이를 가질 수도 있다 (그것들이 로드들 사이에 연장되어 있기에 충분한 길이를 가지기 때문임). 다른 경우에, 필터가 이를 달성하기에 너무 짧으면, 아래에 더 논의되는 바와 같이, 각각의 에어로졸 발생 물품이 하중 인가 로드들 중의 하나에만 접촉하여 20개의 에어로졸 발생 물품이 20개의 접촉점들을 형성하도록 사용되어야 한다.
에어로졸 발생 물품을 지지하고 각각의 하중 인가 원통형 로드에 의해 인가되는 하중에 반작용하기 위하여, 에어로졸 발생 물품 아래에 2개의 추가 고정 원통형 로드들이 위치된다.
이러한 장치의 표준 조작 절차를 위하여, 2 kg의 전하중이 20초의 시간 동안 인가된다. 20초 경과 후에 (하중은 흡연 물품에 계속 인가된 상태임), 하중 인가 원통형 로드에 눌려진 두께가 측정되어, 위의 방정식으로 경도를 계산하는데 사용된다. 온도는 22℃± 2℃ 범위 내로 유지된다. 위에 설명한 시험을 DD60A 시험이라고 한다. 필터 경도를 측정하기 위한 표준 방법은 에어로졸 발생 물품이 소모되지 않은 때이다. 평균 반경방향 경도의 측정에 관한 추가 정보는, 예를 들어, 미국 공개된 특허출원공개 제2016/0128378호에서 찾을 수 있다.
일부 바람직한 실시예에서, 본 발명의 필터는 90% 이상, 예컨대 92% 이상 또는 94% 이상의 평균 반경방향 경도를 갖는다. 예를 들어, 본 발명의 필터는 95% 이상, 예컨대 95.5% 이상의 평균 반경방향 경도를 가질 수 있다. 보다 바람직하게는, 필터는 96% 이상, 예컨대 97% 이상의 평균 반경방향 경도를 갖는다. 예를 들어, 본 발명의 필터는 약 95% 내지 약 99%, 예컨대 약 95% 내지 약 98%의 범위의 평균 반경방향 경도를 가질 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, “직경”은 필터 또는 필터를 포함하는 에어로졸 발생 물품의 (길이방향 축을 가로지르는) 가로 방향의 최대 치수를 기술하는 데 사용된다. 필터 또는 에어로졸 발생 물품의 길이방향 축은 필터 또는 에어로졸 발생 물품의 길이의 방향이다. 본 개시의 목적을 위해, 용어 “반경”은 필터 또는 에어로졸 발생 물품의 길이방향 축으로부터 에지까지의 가로 방향 거리를 지칭한다. 일반적으로, 필터 및 에어로졸 발생 물품은 원통형 형상일 것이다. 그러나, 필터, 에어로졸 발생 물품, 또는 필터 및 에어로졸 발생 물품이 원통형 형상일 필요는 없다.
본 발명의 필터를 포함하는 에어로졸 발생 물품은 임의의 적절한 흡인 저항(RTD)을 가질 수 있다. “흡인 저항(RTD)”은, 용적 유량(volumetric flow)이 배출 말단에서 초당 17.5mm인 정상 조건(steady conditions) 하에서 기류에 의해 가로지를 때, 시료의 두 말단들 간의 정압차(static pressure difference)를 지칭한다. 시료의 RTD는 ISO 표준 6565:2002에 규정된 방법을 사용하여 측정될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 필터를 포함하는 에어로졸 발생 물품은 종래의 궐련과 유사한 RTD를 갖는다.
일부 바람직한 실시예에서, 본 발명의 필터를 포함하는 에어로졸 발생 물품은 약 40mmWG(water gauge) 및 약 200mmWG, 바람직하게는 약 50mmWG 내지 약 140mmWG, 및 더욱 바람직하게는 약 50mmWG 내지 약 100mmWG의 RTD를 갖는다. 바람직하게는, 필터는 90mmWG 이하, 예컨대 70mmWG 이하의 RTD를 갖는다. 보다 바람직하게는, 필터는 65mmWG 이하, 예컨대 60mmWG 이하의 RTD를 갖는다.
필터는, 약 40mmWG 및 약 200mmWG, 바람직하게는 약 50mmWG 내지 약 140mmWG, 및 더욱 바람직하게는 약 50mmWG 내지 약 100mmWG의 에어로졸 발생 물품에서 사용되는 로드 길이에 대한 RTD를 가질 수도 있다. 에어로졸 발생 물품에 사용되는 길이에서, 필터는 90mmWG 이하, 예컨대 70mmWG 이하의 RTD를 가질 수 있다. 보다 바람직하게는, 필터는 65mmWG 이하, 예컨대 60mmWG 이하의 RTD를 갖는다.
본 발명의 필터 재료는 바람직하게는 126mm의 로드 길이에 대해, 약 40mmWG(water gauge) 및 약 200mmWG, 바람직하게는 약 50mmWG 내지 약 140mmWG, 및 더욱 바람직하게는 약 50mmWG 내지 약 100mmWG의 RTD를 갖는다. 바람직하게는, 필터는 90mmWG 이하, 예컨대 70mmWG 이하의 RTD를 갖는다. 보다 바람직하게는, 필터는 65mmWG 이하, 예컨대 60mmWG 이하의 RTD를 갖는다. 바람직하게는, 필터는 126mm의 로드 길이에 대해, 90mmWG 이하, 예컨대 70mmWG 이하의 RTD를 갖는다. 보다 바람직하게는, 필터는 126mm의 로드 길이에 대해, 65mmWG 이하, 예컨대 60mmWG 이하의 RTD를 갖는다.
일부 바람직한 구현예에서, 본 발명의 필터 재료는 약 15mm 내지 약 40mm, 예컨대 21mm의 로드 길이에 대해, 약 40mmWG 내지 약 200mmWG, 바람직하게는 약 50mmWG 내지 약 140mmWG, 및 더욱 바람직하게는 약 50mmWG 내지 약 100mmWG의 RTD를 갖는다. 바람직하게는, 필터는 90mmWG 이하, 예컨대 70mmWG 이하의 RTD를 갖는다. 보다 바람직하게는, 필터는 65mmWG 이하, 예컨대 60mmWG 이하 또는 50mmWG 이하의 RTD를 갖는다. 바람직하게는, 필터는 약 15mm 내지 약 40mm, 예컨대 약 21mm의 로드 길이에 대해, 90mmWG 이하, 예컨대 70mmWG 이하, 65mmWG 이하, 또는 60mmWG 이하의 RTD를 갖는다.
더 작은 길이를 갖는 필터는, 특히 필터가 동일한 방식으로 동일한 재료로 제조된 경우에 더 큰 길이를 갖는 필터보다 낮은 RTD를 가질 수 있다. 일부 바람직한 구현예에서, 약 15mm 내지 약 40mm, 예컨대 약 21mm의 로드 길이를 갖는 필터는 약 30mmWG 내지 약 90mmWG, 약 40mmWG 내지 약 70mmWG, 약 40mmWG 내지 약 65mmWG, 또는 약 40mmWG 내지 약 60mmWG의 RTD를 갖는다.
바람직하게, 필터는 21mm의 필터 길이에 대해 90mmWG 이하, 예컨대 70mmWG 이하, 65mmWG 이하, 또는 60mmWG 이하의 RTD를 갖는다. 즉, 필터는 필터 길이 mm 당 약 4.3mmWG 이하, 3.3mmWG 이하, 3.1mmWG 이하, 또는 2.9mmWG 이하의 RTD를 갖는다.
필터 및 관련된 에어로졸 발생 물품은 RTD와 평균 반경방향 경도 사이에 임의의 적절한 관계를 가질 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품의 평균 반경방향 경도의 값으로 나눈 필터의 RTD의 값의 몫은 0.75 이하이다. 바람직하게는, 상기 에어로졸 발생 물품의 평균 반경방향 경도의 값으로 나눈 상기 필터의 RTD의 값의 몫은 0.7 이하이다. 보다 바람직하게는, 상기 에어로졸 발생 물품의 평균 반경방향 경도의 값으로 나눈 상기 필터의 RTD의 값의 몫은 0.65 이하이다. 바람직하게는, 상기 에어로졸 발생 물품의 평균 반경방향 경도의 값으로 나눈 상기 필터의 RTD의 값의 몫은 0.3 이상, 예컨대 0.35 이상, 또는 0.4 이상이다. 예를 들어, 에어로졸 발생 물품의 평균 반경방향 경도의 값으로 나눈 필터의 RTD 값의 몫은, 약 0.3 내지 약 0.75, 약 0.35 내지 약 0.7, 또는 약 0.4 내지 약 0.65일 수 있다.필터 및 관련된 에어로졸 발생 물품은 (100-경도)xRTD에 대해 임의의 적절한 값을 가질 수 있으며, 여기서 경도는 평균 반경방향 경도(%)의 값이고 RTD는 RTD의 값인 mmWG이다. 예를 들어, 필터 및 관련된 에어로졸 발생 물품은 약 40 내지 약 2000 범위의 (100-경도)xRTD에 대한 값을 가질 수 있다. 바람직하게는, 필터 및 관련된 에어로졸 발생 물품은 약 40 내지 약 1000; 보다 바람직하게는 약 40 내지 약 500의 범위의 (100-경도)xRTD에 대한 값을 갖는다.
필터 및 관련된 에어로졸 발생 물품은 필터의 [(100-경도)xRTD]/mm에 대한 임의의 적절한 값을 가질 수 있으며, 여기서 (100-경도)xRTD는 위에서 정의된 바와 같고, 필터의 mm는 필터의 길이이다. 바람직하게는, 필터는 20 이하; 보다 바람직하게는 15 이하; 및 더욱 더 바람직하게는 10 이하의 필터의 [(100-경도)xRTD]/mm에 대한 값을 갖는다. 예를 들어, 필터는 9 이하, 8 이하, 7 이하, 또는 6 이하의 필터의 [(100-경도)xRTD]/mm에 대한 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 필터는, 약 2 내지 약 20; 바람직하게는 약 3 내지 약 15; 및 더욱 바람직하게는 약 5 내지 약 13의 필터의 [(100-경도)xRTD]/mm에 대한 값을 가질 수 있다. 일부 바람직한 구현예에서, 필터는 약 4 내지 약 8, 약 4 내지 약 7, 약 5 내지 약 5, 또는 약 5 내지 약 7의 필터의 [(100-경도)xRTD]/mm에 대한 값을 갖는다.
본 발명의 필터는 적절한 필라멘트 크기 및 가소제 농도의 필터 재료의 적절한 양의 포함할 뿐만 아니라 적절한 특성을 갖는 플러그 랩을 선택함으로써 적절한 경도와 흡인 저항을 달성할 수 있다.
임의의 적절한 필터 재료가 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 적절한 필터 재료의 예는 셀룰로오스 아세테이트와 같은 셀룰로오스 에스테르, 폴리락트산(PLA), 셀룰로오스 물질, 폴리프로필렌, 또는 임의의 분해성 여과 매질, 또는 임의의 2개 이상의 필터 재료의 조합 또는 혼합을 포함한다. 바람직한 구현예에서, 필터 재료는 고분자 필터 재료, 예컨대 폴리락트산, 셀룰로오스 에스테르, 및 이들의 배합물을 포함한다. 바람직하게, 필터 재료는 셀룰로오스 에스테르를 포함한다. 필터 재료를 형성하는 데 사용될 수 있는 셀룰로오스 에스테르의 예는 다양한 치환도를 갖는 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트 및 셀룰로오스 부티레이트뿐 아니라 이들의 혼합 에스테르를 포함한다. 이러한 혼합 에스테르의 예는 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 및 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 부티레이트를 포함한다. 바람직하게는, 필터 재료는 셀룰로오스 아세테이트를 포함한다.
바람직하게는, 필터 재료는 0.1mm 내지 1.7mm 범위의 크기를 갖는 10중량% 미만의 입자들을 함유하고 있다. 예를 들어, 필터 재료는 5중량% 미만, 또는 1중량% 미만의 0.1mm 내지 1.7mm 범위의 크기를 갖는 입자들을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 필터 재료는 0.1mm 내지 1.7mm 범위의 크기를 갖는 입자들을 갖지 않는다(0%를 포함하고 있다). 보다 바람직하게는, 필터 재료는 0.1mm 내지 1.7mm 범위의 크기를 갖는 셀룰로오스 아세테이트 입자를 갖지 않거나 0.1mm 내지 1.7mm 범위의 크기를 갖는 10% 이하, 5% 이하, 1% 이하의 셀룰로오스 아세테이트 입자들을 함유하고 있다. 필터는 0.1mm 내지 1.7mm 범위의 크기를 갖는 셀룰로오스 아세테이트 입자들을 갖지 않는 반면 셀룰로오스 아세테이트 토우를 포함할 수도 있다.
가소제를 포함하는 필터 재료는 임의의 적절한 토우 중량 또는 밀도를 가질 수 있다. 바람직하게는, 필터 재료는 약 5mg/mm 내지 약 7mg/mm의 중량을 갖는다. 보다 바람직하게는, 필터 재료는 약 5.5mg/mm 내지 약 6.5mg/mm의 중량을 갖는다. 바람직하게는, 필터는 약 0.11g/cm3 내지 약 0.2g/cm3의 밀도를 갖는다. 바람직하게는, 필터는 약 0.12g/cm3 내지 약 0.19g/cm3, 예컨대 약 0.12g/cm3 내지 약 0.15g/cm3의 밀도를 갖는다. 더 높은 중량 및 밀도를 갖는 필터는 보다 낮은 중량 및 밀도를 갖는 것보다 더 단단한 경향이 있다. 그러나, 필터 재료의 중량 또는 밀도의 증가는 또한 RTD를 바람직하지 않은 수준으로 증가시키는 경향이 있거나 너무 많은 에어로졸을 여과할 수 있고, 이에 따라 충분한 양의 에어로졸이 사용자에게 전달되는 것을 방지할 수도 있다.
RTD에 대한 증가된 필터 중량 또는 밀도의 영향을 줄이기 위해, 필터는 필라멘트 당 4 데니어 이상의 선형 밀도를 갖는 필라멘트를 포함할 수 있다. 필터에 사용되는 필라멘트의 선형 밀도는 9000m 당 필라멘트들의 질량을 그램 단위로 결정함으로써 측정될 수도 있다. 바람직하게는, 본 발명의 필터는 필라멘트 당 5 데니어 이상, 6 데니어 이상, 또는 7 데니어 이상의 선형 밀도를 갖는 필라멘트를 포함하고 있다. 예를 들어, 본 발명의 필터는 필라멘트당 약 8 데니어(denier)의 선형 밀도를 갖는 필라멘트를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상술한 선형 밀도를 갖는 필라멘트들은 셀룰로오스 아세테이트 필라멘트이다.
본 발명의 필터는 임의의 적절한 양의 가소제를 가질 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, “가소제”는, 고분자 섬유에 적용될 때, 섬유들을 서로 용매-결합시키는 용매이다. 가소제의 예는 트리아세틴(글리세롤 트리아세테이트로도 알려짐), 디에틸렌 글리콜 디아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 디아세테이트, 트리프로피온, 아세틸 트리에틸 시트레이트, 트리에틸 시트레이트 및 이들의 하나 이상의 혼합물을 포함한다. 바람직하게는, 가소제는 트리아세틴(triacetin)을 포함하고 있다. 하나 이상의 가소제는 예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜과 혼합될 수 있고, 고분자 섬유와 접촉하여 섬유들을 서로 용매-결합시킬 수 있다. 섬유는 임의의 적합한 방식으로 결합제와 접촉할 수 있다. 바람직하게, 결합제를 포함하는 조성물이 고분자 섬유 상에 분무된다.
바람직하게는, 필터는 필터 재료의 중량에 대해 7% 이상의 가소제를 포함하고 있다. 예를 들어, 필터는, 필터가 셀룰로오스 아세테이트 필터인 경우, 100g의 셀룰로오스 아세테이트 당 7g 이상의 가소제를 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 필터는 8% 이상의 가소제 또는 9% 이상의 가소제를 포함하고 있다. 예를 들어, 필터는 약 10% 가소제를 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 필터는 약 7.5중량% 내지 약 11.5중량%의 가소제를 포함하고 있다. 바람직하게는, 필터는 약 7.5% 내지 약 10% 가소제를 포함하고 있다. 예를 들어, 필터는 약 8% 내지 약 11% 가소제 또는 약 8% 내지 약 10% 가소제를 포함할 수 있다.
본 발명자들은 본 발명의 필터의 가소제의 특정 양이 바람직한 경도, RTD 및 여과 효율을 갖는 필터를 초래할 수 있다는 것을 발견하였다. 가소제의 양이 약 12%를 초과할 때, 특히 가소제가 약 13%를 초과하는 경우, 필터의 품질이 고통받는 경향이 있다. 예를 들어, 약 12% 초과의 트리아세틴을 갖는 셀룰로오스 아세테이트 필터는 필터가 필터에서 상대적으로 큰 공동을 가져서 여과 효율을 실질적으로 감소시킬 수 있고 필터를 허용할 수 없게 할 수 있다.
필터 중량 또는 밀도, 필라멘트 선형 밀도 및 가소제의 적절한 조합을 선택하여, 적절한 여과, 경도, 흡인 저항이 달성될 수 있다.
필터는 필터 재료의 주위에 배치되어 있는 플러그 랩을 포함하고 있다. 플러그 랩은 필터의 경도를 기여할 수 있다. 플러그 랩은 임의의 적절한 경도 강화 코팅 조성물로 코팅될 수 있다. 플러그 랩이 코팅을 포함하는 경우, 코팅은 바람직하게 코팅된 플러그 랩이 포함된 필터의 반경방향 경도와 길이 방향 경도를 강화시킨다.
임의의 적절한 경도 강화 코팅 조성물이 본 발명에 따른 필터의 플러그 랩에 도포될 수 있다. 바람직하게, 경도 강화 코팅 조성물은 코팅된 필터를 포함하는 흡연 물품의 흡연시 맛의 인식을 부정적으로 변화시키는 코팅을 초래하지 않는다. 일부 바람직한 구현예에서, 경도 강화 코팅 조성물은 궐련 제조에 사용되는 하나 이상의 성분, 예컨대 바인더 또는 기타 첨가제를 포함하고 있다. 예를 들어, 코팅 조성물은 궐련 종이, 티핑 페이퍼 또는 플러그 랩에 사용되는 적절한 바인더를 포함할 수 있다.
경도 강화 코팅 조성물에 포함될 수 있는 적절한 물질의 예는 전분, 폴리아크릴아미드 유도체, 스티렌 부타디엔, 스트렌 아크릴, 덱스트린, 산화 전분, 에틸 셀룰로오스, 아세틸 셀룰로오스, 카복시메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 셀룰로오스 또는 기타 적절한 셀룰로오스 유도체; 펙틴; 구아검; 캐럽 콩씨 추출물; 한천; 알긴산나트륨 또는 기타 적절한 알긴산염 등이다. 일부 바람직한 구현예에서, 경도 강화 코팅은 폴리비닐 알코올을 포함하고 있다.
임의의 적절한 플러그 랩을 경도 강화 코팅으로 코팅할 수 있다. 바람직하게, 플러그 랩은 종이 플러그 랩을 포함하거나, 종이 플러그 랩으로 이루어지거나, 본질적으로 종이 플러그 랩으로 이루어진다.
플러그 랩은 임의의 적절한 평량을 가질 수 있다. 바람직하게, 플러그 랩은 약 20g/㎡ 내지 약 180g/㎡의 평량을 갖는다. 더 바람직하게, 플러그 랩은 약 50g/㎡ 내지 약 150g/㎡; 및 더욱 더 바람직하게는 약 50g/㎡ 내지 약 100g/㎡의 평량을 갖는다.
플러그 랩은 임의의 적절한 두께를 가질 수 있다. 적절한 플러그 랩 종이는 약 25μm 내지 약 200μm; 바람직하게는 약 50μm 내지 약 200μm의 두께를 가질 수 있다. 일부 바람직한 구현예에서, 플러그 랩은 약 100μm 내지 약 150μm의 두께를 갖는다.
더 높은 평량 및 더 큰 두께를 갖는 플러그 랩은 더 낮은 평량 및 더 적은 두께를 갖는 플러그 랩보다 더 단단한 경향이 있다.
플러그 랩은 임의의 적절한 강성을 가질 수 있다. 플러그 랩의 강성은 ISO 2493-1:2010에 의해 결정될 수 있다: 종이 및 보드 ― 굽힘 저항의 결정 - 파트 1: 일정한 편향 속도, ISO 2493-2:2011: 종이 및 보드 ― 굽힘 저항의 결정 - 파트 2: 시험된 테이버 유형, 또는 ISO 2493-1:2010 및 ISO 2493-2:2011 모두. 바람직하게는, 플러그 랩은 100mN.mm 이상의 길이 10mm (MD ― 15° 10mm)에서 15°의 굽힘 효과를 갖는 기계 방향으로 강성을 갖는다. 예를 들어, 플러그 랩은 약 100mN.mm 내지 약 500mN.mm의 강성(MD ― 15° 10mm)을 가질 수 있다. 바람직하게는, 플러그 랩은 약 120mN.mm 내지 약 450mN.mm의 강성(MD ― 15° 10mm)을 갖는다.
바람직하게는, 플러그 랩은 40mN.mm 이상의 10mm(CD ― 15° 10mm)의 길이에서 15°의 굽힘 효과를 갖는 교차 방향으로 강성을 갖는다. 예를 들어, 플러그 랩은 약 40mN.mm 내지 약 250mN.mm의 강성(CD ― 15° 10 mm)을 가질 수 있다. 바람직하게는, 플러그 랩은 약 50mN.mm 내지 약 200mN.mm의 강성(CD ― 15° 10 mm)을 갖는다.
플러그 랩은 임의의 적절한 다공도를 가질 수 있거나 심지어 비다공성일 수 있다. 예를 들어, 플러그 랩은 비교적 높은, 예컨대 약 1,000 Coresta 단위보다 크거나, 약 5,000 Coresta 단위보다 큰 다공도를 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 플러그 랩은 약 10,000 Coresta 단위 미만의 다공도를 가질 수 있다.
본 발명의 필터는 추가 재료, 예컨대 활성탄; 화합물 형태일 수 있는 향미제, 향료 실, 비드, 캡슐 등; 또는 기타 임의의 적절한 재료를 포함할 수 있다. 추가 재료는 필터 재료에 혼입되거나, 예를 들어, 플러그-공간-플러그 구성으로 필터 재료의 플러그들 사이의 공극에 배치될 수 있다. 이러한 구성에서, 본원에 기술된 플러그 랩은 공극에 걸쳐 강화된 구조적 경도를 부가함으로써 특히 유리할 수 있다.
본 발명의 필터는 임의의 적절한 치수를 가질 수 있다. 일반적으로, 필터는 원통 형상이다. 바람직하게, 필터는 약 5mm 내지 약 10mm 범위의 직경을 갖는다. 더욱 바람직하게, 직경은 약 7.0mm 내지 약 8.0mm, 더욱 바람직하게는 약 7.7mm 내지 약 7.8mm이다. 바람직하게, 필터의 직경은 통합된 에어로졸 발생 물품의 직경과 동일하거나 실질적으로 동일하다.
필터의 길이(흡연 물품의 길이방향 축에 실질적으로 평행인 방향으로 측정되고, 여과 물질을 포함하는, 필터의 전체 길이)는 임의의 적합한 값을 가질 수도 있다. 그러나, 통상의 흡연 물품에서의 필터 길이와 실질적으로 동일한 필터 길이가 편리할 수도 있다. 그 길이는 여과 물질 플러그를 포함하는 필터의 전체 길이를 가리킨다. 즉, 만일 필터가 여과 물질 플러그에 더하여 하나 이상의 필터 세그먼트를 포함하는 경우, 필터 길이는 필터 세그먼트 및 여과 물질 플러그 모두의 전체 길이이다. 만일, 필터가 여과 물질 플러그 만을 포함하는 경우, 필터 길이는 여과 물질 플러그 만의 길이이다.
더 긴 필터는 더 짧은 필터보다 더 큰 RTD를 갖는 경향이 있다.
바람직하게는, 필터는 약 15mm와 약 40mm 사이의 길이를 갖는다. 보다 더 바람직하게는, 필터는 약 18mm와 약 27mm 사이의 길이를 갖는다. 일 구현예에서, 필터는 약 27mm의 길이를 갖는다. 다른 구현예에서, 필터는 약 21mm의 길이를 갖는다.
본 발명의 필터는 바람직하게는 종래의 필터 제조 장비를 사용하여 형성된다. 예를 들어, 필터 재료는 종래의 장비를 사용하여 필라멘트의 토우 밴드로 형성될 수 있다. 가소제는 종래의 장비를 사용하여 통합될 수도 있고, 플러그 랩은 종래의 장비를 사용하여 필터 주위에 배치될 수도 있다.
본 발명의 필터는 임의의 적절한 방식으로 임의의 적절한 에어로졸 발생 물품에 통합될 수 있다. 바람직하게는, 필터는 에어로졸 형성 기재 물질의 하류에 있는 에어로졸 발생 물품에 통합된다. 용어 “하류”는 에어로졸 형성 기재로부터 그리고 사용자의 입 속으로 흡인될 때 주류연 에어로졸의 방향과 관련하여 설명되는 에어로졸 발생 물품의 요소의 상대 위치를 지칭한다.
용어 “에어로졸 발생 물품”은, 담배와 같은 에어로졸 형성 기재에 불을 붙여 연소시켜 연기를 생성하는 궐련, 엽궐련, 가는 엽궐련 및 기타 물품을 포함하고 있다. 용어 “에어로졸 발생 물품”은 에어로졸 형성 기재를 직접 또는 간접적으로 가열하는 에어로졸 발생 물품 또는 에어로졸 발생 기재로부터 니코틴 또는 다른 물질을 전달하기 위해 열원이 있거나 없는 기류 또는 화학 반응을 사용하는 에어로졸 발생 물품에 한정되지 않는 것과 같이, 에어로졸 형성 기재가 연소되지 않는, 물품을 또한 포함하고 있다.
본 발명의 필터는 에어로졸 형성 기재가 연소되지 않는 가열-비연소 물품에 사용하기에 특히 바람직할 수 있다. 이러한 물품은 종종 낮은 RTD를 갖는 비교적 짧은 필터를 사용한다. 가열-비연소 제품의 필터는 종종 부드러우며, 에어로졸이 필터를 통해 흐르면서 사용 중에 더 부드럽게 될 수 있다. 일부 경우에, 필터는 사용 중에 적어도 부분적으로 붕괴되거나 해체될 수 있으며, 이는 용품의 품질에 대한 소비자의 인식에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 비교적 짧은 필터와 낮은 RTD를 사용하는 가열-비연소 물품에 본 발명의 필터를 포함시킴으로써, 필터의 강성과 붕괴 및 해체 부족으로 인해 물품의 인지된 품질이 개선될 수 있다. 필터의 증가된 강성과 개선된 품질을 때문에, 비교적 낮은 여과를 제공하는 짧은 필터가 가열 비연소 물품에 사용될 수 있으며, 이는 궐련과 같은 종래의 흡연 물품과 유사한 맛과 기타 감각적 품질을 제공할 수 있다.
가열-비연소 물품의 필터는 임의의 적절한 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 필터는, 약 40mm 미만, 예컨대 약 10mm 내지 약 40mm의 길이를 가질수 있다. 바람직하게는, 필터는 약 30mm 미만, 예컨대 약 20mm 미만의 길이를 갖는다.
이제 도면을 참조하여, 본 발명의 일부 측면이 설명된다. 도면에 도시되지 않은 다른 측면들이 본 발명의 범위 및 사상 내에 있음이 이해될 것이다. 개략적인 도면은 반드시 실제 축적대로 도시되지는 않는다. 도면에서 사용되는 유사한 번호는 유사한 부품, 단계 등을 지칭한다. 그러나, 주어진 도면 내의 부품을 지칭하는 번호를 사용하는 것이 동일한 번호로 라벨링된 다른 도면 내의 부품을 한정하고자 하는 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 또한, 상이한 도면에서 부품을 지칭하는 상이한 번호를 사용하는 것은 상이한 번호의 부품이 다른 번호의 부품과 동일 또는 유사할 수 없음을 표시하고자 하는 것이 아니다.
도 1은 필터(30)를 가진 부분적으로 펼쳐진 에어로졸 발생 물품(10)의 구현예의 개략적인 사시도이다. 에어로졸 발생 물품(10), 도시된 구현예에서의 궐련은, 단지 물품의 대표적 구성요소를 설명하기 위해 부분적으로 펼쳐진 것으로 도시되어 있다. 에어로졸 발생 물품(10)은 담배 로드와 같은 에어로졸 형성 기재(20) 및 에어로졸 형성 기재(20)의 하류에 있는 필터(30)를 포함하고 있다. 필터(30) 및 로드(20)는 축이 라인 A-A로 도시되어 있는, 에어로졸 발생 물품(10)의 길이방향 축으로 동축 정렬되어 있다. 도시된 에어로졸 발생 물품(10)은 플러그 랩(60), 궐련 종이(40), 및 티핑 페이퍼(50)를 포함하고 있다. 궐련 종이(40)는 로드(20)의 적어도 일부를 둘러싸고 있다. 티핑 페이퍼(50) 또는 다른 적절한 래퍼는, 당업계에서 일반적으로 공지된 바와 같이, 플러그 랩(60) 및 궐련 종이(40)의 일부분을 둘러싸고 있다. 필터(30)는 코팅된 플러그 랩(60) 및 필터 재료(32)를 포함하고 있다.
전술한 예시적인 구현예들은 한정적인 것이 아니다. 상술한 예시적인 구현예와 일치하는 다른 구현예는 당업자에게 명백할 것이다.
본원에서 사용되는 모든 과학적 및 기술적 용어는 달리 특정되지 않는 한 당업계에서 공통적으로 사용되는 의미를 갖는다. 본 명세서에서 제공된 정의는 본 명세서에서 빈번하게 사용되는 특정 용어의 이해를 용이하게 하기 위한 것이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태 부정관사(“a”, “an”), 및 정관사(“the”)는 그 내용을 명확하게 달리 기술하지 않는 한, 복수의 대상물을 갖는 구현예를 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, “또는”은 일반적으로 달리 그 내용을 명확하게 기술하지 않는 한 “및/또는”을 포함하는 의미로 사용된다. 용어 “및/또는”은 열거된 요소들 중 하나 또는 전부, 또는 열거된 요소들 중 임의의 2개 이상의 조합을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, “갖는다”, “갖는”, “포함하다”, “포함하는”, “이루어지다”, “이루어지는” 등은 개방형의 의미로 사용되며, 일반적으로 “포함하지만, 이에 정의되지 않는” 것을 의미한다. “~로 본질적으로 이루어지는”, “~로 이루어지는” 등은 “포함하는(comprising)”등에 포함되는 것임이 이해될 것이다.
단어 “바람직한” 및 “바람직하게는”는 특정한 상황 하에서 특정한 이득을 제공할 수 있는 본 발명의 구현예를 지칭한다. 그러나, 다른 구현예 또한 동일하거나 다른 상황 하에서 바람직할 수 있다. 또한, 하나 이상의 바람직한 구현예의 설명은 다른 구현예가 유용하지 않음을 암시하는 것이 아니며, 청구항을 포함하는 본 개시 내용의 범위로부터 다른 구현예를 배제하도록 의도되지 않는다.
실시예
이하에는 강화된 필터 경도를 초래한 필터 재료 중량, 가소제 중량%, 및 필라멘트 선형 밀도, 및 플러그 랩 특성의 선택을 도시하는 비제한적인 실시예가 제시된다. 19개의 필터들을 상이한 필라멘트 선형 밀도 및 상이한 양의 가소제(트리아세틴)를 갖는 셀룰로오스 아세테이트 토우(y 형상 섬유)로 제조하였다. 생성된 필터 재료를 상이한 중량 베이스 및 두께를 갖는 플러그 랩으로 포장하였다. 생성된 필터는 7.71mm의 직경 및 126mm의 길이를 가졌다. 19개의 필터들 중 일부를 제조하는 데 사용된 재료가 아래 표 1에 제시된다.
표 1: 테스트된 필터의 구성요소
126mm 길이의 필터 로드의 평균 반경방향 경도는 미국 공개된 특허출원공개 제2016/0128378호에 기술된 바와 같이 결정되었다. 126mm 길이의 필터 로드의 RTD는 ISO 표준 6565:2002에 따라 측정되었다. 플러그 랩의 강성은 ISO 2493-1:2010 및 ISO 2493-2:2011에 따라 측정되었다. 일부 필터들의 경우, 가중된 물질의 밀도(7.71mm의 직경 기준)뿐만 아니라, 필터 재료 및 가소제의 중량이 결정되었다. 결과는 하기 표 2에 제시되어 있다.
표 2: 필터의 특성
표 1 및 표 2에 도시되어 있는 바와 같이, 플러그 랩의 평량과 두께를 증가시키는 것은 플러그 랩의 강도 및 필터의 경도를 증가시키는 경향이 있었다. 필라멘트의 선형 밀도를 증가시키는 것은 반경방향 경도를 증가시키는 경향이 있었다. 가소제의 중량%를 증가시키는 것은 또한 반경방향 경도를 증가시키는 경향이 있었다.
필라멘트의 선형 밀도 및 가소제의 중량%를 증가시키는 것은 필터의 중량 및 밀도를 증가시키는 경향이 있으며, 이는 반경방향 경도와 직접적으로 상관 관계가 있었다.
RTD는 일부 에어로졸 발생 물품들에 사용될 수 있는 길이보다 더 길 수 있는, 126mm의 길이를 갖는 필터 로드 상에서 시험됨을 유의한다. 예시를 위해, 필터 15는 255mmWG의 RTD를 가졌는데, 이는 약 2.02mm의 RTD이고, 이는 21mm의 길이를 갖는 필터에 대해 약 42.5mmWG의 RTD를 초래할 것으로 예상된다. 따라서, 필터 15를 위한 21mm 길이의 필터는 약 42.5mmWG의 낮은 RTD를 가지면서, 97.607%의 평균 반경방향 경도(길이는 반경방향 경도에 실질적으로 영향을 미치지 않아야 함)를 갖는 것으로 예상된다. 이러한 필터를 함유하는 에어로졸 발생 물품의 평균 반경방향 경도의 값으로 나눈 이러한 필터의 RTD의 값의 몫은 약 0.44일 것이다.
이러한 높은 경도 및 이러한 낮은 RTD를 갖는 필터가 특히 바람직하다.
샘플 번호 15는 특히 바람직한 특성을 갖는 필터 및 연관된 에어로졸 발생 물품에 도달하도록 본 발명에서 기술된 얼마나 다양한 파라미터들이 정확히 선택될 수 있는지에 대한 특히 좋은 예시를 제공한다.
따라서, 강화된 경도를 갖는 필터에 대한 방법, 시스템, 장치, 조립체 및 물품이 기술된다. 본 발명의 다양한 수정 및 변형은 본 발명의 범위 및 사상에서 벗어남이 없이 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명이 특정 바람직한 구현예와 관련하여 설명되었지만, 청구범위에 기술된 발명은 이와 같은 특정 구현예에 부당하게 한정되지 않아야 한다는 것을 이해해야 한다. 실제로, 기계 분야, 화학 분야 및 에어로졸 발생 물품 제조 또는 관련 분야의 숙련자에게 명백한 본 발명을 수행하기 위한 기술된 모드의 다양한 수정은 다음 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.
Claims (13)
- 에어로졸 발생 물품으로서,
에어로졸 형성 기재; 및
에어로졸 발생 기재의 하류에 있는 필터를 포함하고,
상기 필터는 필터 재료를 포함하고, 21mm의 필터 길이에 대하여 70mmWG 이하의 흡인 저항을 가지고,
상기 에어로졸 발생 물품은 상기 필터 주위에서 측정될 때 95.5% 이상의 평균 반경방향 경도를 갖는, 에어로졸 발생 물품. - 제1항에 있어서, 상기 필터 재료는 필라멘트를 포함하는 것인, 에어로졸 발생 물품.
- 제2항에 있어서, 상기 필라멘트는 약 4 데니어 이상의 선형 밀도를 가지는 것인, 에어로졸 발생 물품
- 제2항에 있어서, 상기 필라멘트는 약 5 데니어(denier) 이상의 선형 밀도를 가지는 것인, 에어로졸 발생 물품.
- 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 재료는 셀룰로오스 아세테이트를 포함하는 것인, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터는 가소제(plasticizer)를 포함하는 것인, 에어로졸 발생 물품.
- 제6항에 있어서, 상기 필터는 필터 재료의 중량에 대해 7.5중량% 내지 11.5중량%의 가소제를 포함하는 것인, 에어로졸 발생 물품.
- 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 가소제는 트리아세틴(triacetin)을 포함하는 것인, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터는 상기 필터 재료 주위에 배치되어 있는 플러그 랩(plug wrap)을 포함하는 것인, 에어로졸 발생 물품.
- 제9항에 있어서, 상기 플러그 랩은 50g/㎡ 이상의 평량(weight basis)을 갖는 종이를 포함하는 것인, 에어로졸 발생 물품.
- 제9항에 있어서, 상기 플러그 랩은 110g/㎡ 이하의 평량을 갖는 종이를 포함하는 것인, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 물품의 평균 반경방향 경도의 값으로 나눈 상기 필터의 RTD의 값의 몫은 0.75 이하인 것인, 에어로졸 발생 물품.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어로졸 발생 물품의 평균 반경방향 경도의 값으로 나눈 상기 필터의 RTD 값의 몫은 0.65 이하인 것인, 에어로졸 발생 물품.
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